Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


ХХI век: эра электросамолетов и реактивных электродвигателей


11 февраля 2019 года Вера Кюппер, Наука и техника


Сегодня реактивные двигатели полностью обеспечивают энергетические потребности самолетов. Их принцип действия основан на сжигании топлива и образовании выхлопных газов, которые и создают силу тяги. Однако использование такого двигателя наносит ущерб экологии. Именно из-за него уровень шума повышен как в салоне самолета, так и на расположенной вблизи аэродрома местности.

Альтернатива реактивному двигателю - электрический. Проблема в том, что удельная мощность современных электродвигателей для авиации не превышает 5 кВт/кг, в то время как реактивные обладают мощностью до 8 кВт/кг. То есть замена повлечет за собой снижение грузоподъемности самолета. Поэтому пока такой переход экономически нецелесообразен.

Специалисты Московского авиационного института (МАИ) сумели добиться большей мощности электродвигателя по сравнению с реактивным, что долгое время оставалось непреодолимой проблемой. 

Применение сверхпроводниковых материалов способно увеличить удельную мощность электродвигателей. Ведь главная особенность сверхпроводников - значительное снижение или даже полное отсутствие электрического сопротивления. Следовательно, величина тока, обратно пропорциональная сопротивлению, возрастает, а вместе с ней увеличивается и мощность двигателя. 

Система состоит из газотурбинного двигателя, вращающего электрический генератор, электродвигателя и кабельной линии, соединяющей их. Удельная мощность такой установки составляет свыше 10 кВт/кг, то есть больше, чем у реактивного двигателя. 

Основная сложность перевода летательных аппаратов с реактивных на электрические двигатели заключается в необходимости перестроения всех внутренних систем самолета. Чтобы такой переход был эффективен с точки зрения экономики, необходимо не просто сравнять удельную мощность электрических двигателей с турбинными, а значительно увеличить. 

Это можно будет осуществить, перейдя на охлаждение сверхпроводниковых двигателей жидким водородом (-253°C). Данная степень охлаждения сверхпроводников способна повысить удельную мощность двигателя до 30 кВт/кг. Но на данный момент проблема применения жидкого водорода заключается в том, что он взрывоопасен, дорого стоит и требует немало энергии для производства. 

MagniX

В январе 2019 года австралийская компания MagniX объявила, что выпустит первую партию электродвигателей для авиации уже в 2022 году. Установить их можно не только на новые, но и на нынешние самолеты, утверждают разработчики. Электродвигатели для самолетов от MagniX сделают перелеты в пять раз дешевле.

MagniX обещает в ближайшие годы выпустить линейку электродвигателей для винтовых самолетов. Установки первого поколения подойдут для легких воздушных судов вместимостью не больше 20 пассажиров.

Сообщается, что разработка австралийской компании выдает до 750 л. с. Предполагается, что установка станет аналогом турбовинтового авиационного двигателя Pratt and Whitney PT6, которым оснащены популярные модели легких пассажирских самолетов Beechcraft King Air и Cessna 208.

MagniX создаст несколько модификаций электромоторов. Одни подойдут для переоснащения уже существующих самолетов, в том числе популярной Cessna 208, другие предназначены для новых проектов. По расчетам, Cessna на электротяге пролетит до 280 км. А электросамолет, построенный с нуля, преодолеет уже 925 км на одном заряде. Инженеры MagniX приступили к испытаниям электродвигателя еще в сентябре. Тогда компания протестировала 350-сильную установку. Особый акцент на низкий вес - всего 50 кг.

Хотя электросамолетам потребуется дополнительная инфраструктура, авиаперевозчики все равно смогут сэкономить. Полеты на электротяге будут обходиться на 50-80% дешевле, чем обычные рейсы. В первую очередь, авиаперевозчики сэкономят на топливе. Например, расстояние в 185 км на Cessna 208, на топливо придется потратить $300-400. Такой же рейс на электротяге потребует электроэнергии на $12-14.

Полеты станут не только экономичными, но и экологичными, обещает MagniX. Самолет не будет производить вредных выбросов, а если для его зарядки использовать электроэнергию от возобновляемых источников, то рейс будет на 100% зеленым. Для Австралии это вполне достижимая цель, поскольку уже к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ.

Siemens

В 2015 году компания Siemens представила авиационный электромотор с рекордными характеристиками - двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в 260 КВт. Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлетной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется трансмиссия, поскольку мотор выдает 2500 оборотов в минуту.

Соотношение веса к мощности у нового электродвигателя Siemens составляет больше 5 кВт на один килограмм, что превышает аналогичный показатель даже турбореактивных двигателей. Электродвигатель может вращаться со скоростью практически от 0 до 2.5 тысяч оборотов в минуту, что позволяет устанавливать пропеллер прямо на его вал без необходимости использования промежуточного редуктора. И один такой двигатель может без особых затруднений поднять в воздух самолет с взлетным весом до двух тонн.

В апреле 2017 года прототип электрического самолета Extra 330LE, построенный Siemens, установил два мировых рекорда скорости в классе электрических самолетов с аккумуляторным питанием. Siemens, которым удалось создать новый двигатель, в котором сочетается большая энергетическая плотность, мощность и малый вес.

На дистанции 3 километра самолет развил максимальную скорость в 337.50 километров в час, при весе самолета до 1000 килограмм, и скорость 342.86 километров в час при весе самолета более 1000 килограмм.

Электродвигатель, приводящий в действие самолет Extra 330LE, обеспечил 260 кВт мощности при его весе всего в 50 килограмм. Разработка данного двигателя была выполнена в рамках более глобальной программы компании Siemens, целью которой является разработка электрических гибридных силовых систем для небольших самолетов регионального класса. Данная программа проводится при участии в ней специалистов компании Airbus, которая уже давно работает над собственным вариантом подобной системы под названием.

Airbus

В 2014 году Airbus Group представила двухместный электрический самолет E-Fan, созданный при поддержке французского правительства. Довольно тихий электросамолет из углеволокна весит около 500 кг, использует литий-ионные полимерные аккумуляторы и оснащен двумя моторами мощностью по 60 КВт. Час полета стоит около £10, а батареи полностью заряжаются за 90 минут.

Boeing

Из подобных, конкурентных, проектов можно отметить совместную работу НАСА и Boeing над гибридным электрическим самолетом SUGAR Volt ("subsonic ultra-green aircraft research" - "исследование по созданию дозвукового весьма экологичного самолета") - самолета, работающего на комбинации запасенной в аккумуляторах электроэнергии и классического топлива. Проект впервые был предан огласке в 2012 году.

SUGAR, оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии - примерно на 55 процентов.

Самолет рассчитан на 154 пассажира и полет со скоростью 0,79 маха. Он будет требовать короткую взлетную дистанцию, и сможет летать на расстояние до 5630 километров.

По плану обычное топливо используется в таких энергозатратных маневрах, как взлет, а в полете двигатели самолета по большей части или почти полностью будут питаться от аккумуляторов. Точных сроков завершения проекта компания не назвала и планируют выдать готовый продукт примерно к 2030-2050 годам.

Eviation Aircraft

В июне 2017 года, на авиашоу в Ле-Бурже, израильский стартап Eviation Aircraft показал полностью электрический пассажирский самолет Alice, способный на одном заряде аккумуляторных батарей преодолеть дистанцию в 965 километров. Технологии, использованные при создании электрического самолета, были разработаны во время участия компании Eviation Aircraft в программе NASA On-Demand Mobility Program.

Небольшой электрический самолет может перевозить от шести до девяти пассажиров и двух членов экипажа на расстояния, покрывающие основную массу внутренних в большинстве стран и некоторую часть международных маршрутов. Основным достижением специалистов компании Eviation Aircraft является разработка нового типа воздушно-алюминиевой аккумуляторной батареи, емкости которой достаточно для накопления энергии, необходимой для дальнего перелета.

В самолете использована модернизированная воздушно-алюминиевая батарея, изначально разработанная компанией Phinergy Ltd. К этому добавлен буфер на традиционных аккумуляторных батареях, и умная система распределения энергии, основанную на использовании аналитических алгоритмов. Все это вместе представляет собой самую высокоэффективную энергетическую систему, позволяющую использовать каждую "крупинку" дефицитной энергии аккумуляторных батарей".

Компания Eviation Aircraft не намерена вступать в конкуренцию с другими компаниями, выпускающими самолеты. Компания Eviation Aircraft видит свет будущее в качестве воздушного аналога сервиса Uber.

Готовый прототип компания Eviation Aircraft покажет в середине 2019 года на парижском авиасалоне Ле-Бурже. Если после этого компании удастся привлечь $100 млн инвестиций, то к 2021 году Alice поступит в продажу. Ожидается, что девятиместный электросамолет будет стоить около $2 млн, но, стоит помнить, что владельцы судна сэкономят на топливе и на затратах на эксплуатацию.

Глава Tesla Илон Маск, который также проявляет интерес к области электрической авиации, считает, что для массового производства электросамолетов необходимо создать аккумулятор с плотностью энергии 400 Вт/ч на килограмм. Между тем, сегодня выпускаемые его компанией электромобили питаются от батарей с плотностью 250 Вт/ч на килограмм.

А в Норвегии планируют к 2040 году полностью перевести все местные пассажирские авиаперевозки на использование электрических летательных аппаратов.



комментарии (0):






Материалы рубрики

Сергей Самарин
Известия
Вид сверху: ВКС России нуждаются в обновлении парка «летающих радаров»
Андрей Меньшенин
Фонтанка
Почему самый большой самолет больше не нужен. Даже в самой большой стране
Первин Мамед-заде
ТАСС
Курс на Касабланку. Марокко укрепляет статус важного авиатранспортного узла Африки
Иван Сафронов, Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
В третий раз на те же «МиГи»
Мария Бухарова, Алексей Петров
Известия
Отменный курс: снегопады оставили пассажиров «Аэрофлота» дома
Анастасия Николаева
Интерфакс
Сверхзвуковой, пассажирский
Александр Рассохин
КоммерсантЪ
Сверхзвуковые пассажирские самолеты ускорили высшим указом
Валерия Комарова, Петр Канаев, Мария Кокорева
РБК
Лебедев создаст VIP-авиакомпанию с совладельцем Внуково, ВЭБом и ОАК



Сергей Бабкин
Российская газета
В операционную по воздуху
Мария Кокорева, Алина Фадеева, Валерия Комарова
РБК
Правительство решило не компенсировать авиакомпаниям рост цен на керосин
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Utair собирает аргументы для кредиторов
А. Фадеева, В. Комарова, Т. Дзядко, П. Канаев
РБК
Акимов и Козак обсудят механизм ограничения роста цен на авиатопливо
Тимофей Дзядко, Петр Канаев, Мария Кокорева, Евгения Маляренко
РБК
В правительстве назвали варианты вывода Utair из кризиса
Андрей Загорский
КоммерсантЪ-FM
Льготные условия ускользают от авиакомпаний
Вера Кюппер
Наука и техника
ХХI век: эра электросамолетов и реактивных электродвигателей
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Государство оплатит укорачивание SSJ. Но для МС-21 в бюджете пока средств не нашли
Мария Кокорева, Екатерина Литова, Валерия Комарова
РБК
На совещании в Минтрансе UTair не представила новую финансовую модель
Ксения Чемоданова
360TV
«Аэродромные службы работают отвратительно». Почему самолет в аэропорту Домодедово врезался в столб
Роман Азанов
ТАСС
"Небо как соты. И там очень мало места". Как авиадиспетчеры разводят самолеты
Иван Сафронов, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Госбанки поставят на крыло. ОАК рассчитывает привлечь их в свои гражданские проекты
Иван Сафронов, Всеволод Инютин
КоммерсантЪ
А вместо сердца пламенный министр. Владимир Пучков перешел на работу в авиастроение
Алексей Рамм
Известия
Спорная солянка: нужны ли России крылатые ракеты средней дальности

РИА Новости
В "Роскосмосе" заявили, что госкорпорация выходит из кризиса
Фокеева Людмила
Военно-промышленный курьер
Микроны – в миллионы
Алексей Рамм Алексей Козаченко
Известия
Северная Миграция: в Арктике будет создан истребительный авиаполк
Максим Рубченко
РИА Новости
Утомленные рынком: авиакомпании опять требуют повышения цен на билеты
Ольга Коленцова
Известия
Сверхпроводник на борту: в России создали мощный электрический авиадвигатель
Наталья Ионова
Forbes
Битва на равных: зачем «Аэрофлот» судится с недовольными клиентами
Иван Сафронов, Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
Россия продала Армении истребители как себе. Четыре Су-30СМ ушли покупателю по внутрироссийским ценам
Антон Лавров
Известия
Не все "Панцири" по зубам
Герман Костринский, Дмитрий Козлов
КоммерсантЪ
Авиакеросин встал поперек двигателей. Перевозчики вынуждены чаще их ремонтировать

ТАСС
Пассажиропоток аэропортов РФ в 2018 году поставил рекорд за историю гражданской авиации
Александра Джорджевич, Иван Сафронов
КоммерсантЪ
Военной авиации обещано скорейшее исправление
Наталья Козлова
Российская газета
Посадка себе дороже
Юрий Гаврилов
Российская газета
По команде - "Перехват"
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
От бинта: армия начнет закупать медицинские вертолеты
Алексей Рамм, Алексей Козаченко
Известия
Полчаса до полюса: скоростные истребители взяли Арктику под контроль
Тимур Латыпов
БИЗНЕС Online
"Смирно"! Для оборонщиков и градозащитников: 5 интриг визита Сергея Шойгу в Казань
Полина Гриценко
Известия
Пальцем в небо: граница в аэропортах станет электронной
Роман Шимаев, Анна Лушникова
RT
Приближался к госгранице: российский истребитель Су-27 перехватил самолёт-разведчик США в небе над Балтикой
Герман Костринский, Дмитрий Козлов
КоммерсантЪ
Авиакеросин подешевел без последствий
Николай Проценко
Взгляд
Почему цены на авиабилеты должны неизбежно расти
Анатолий Цыганок
Независимое военное обозрение
Пассажиров встретят снарядами и ракетами
Марина Мазина
РБК
Бум авиаперелетов в действии: акции United Technologies резко подорожали
Ольга Коленцова
Известия
Бери больше, лети дальше: новый конвертоплан может преодолеть 300 км
Валерия Комарова, Петр Канаев
РБК
Минтранс запросил больше 200 млрд руб. на региональные аэропорты
Валерия Комарова
РБК
Авиакомпании не смогли переложить рост стоимости топлива на пассажиров
Максим Казанин
Военно-промышленный курьер
"Длинный меч" замахнется на Корею и Японию
Владимир Картошин
Военно-промышленный курьер
Истребители, легкие на подъем
Алексей Рамм, Александр Круглов
Известия
Снежный взгляд: новый радар закрыл Арктику от атак с воздуха

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer